AÉRONOMIE

Interactions de l'atmosphère avec la Terre et l'espace

On peut considérer que l'atmosphère terrestre s'étend jusqu'à une altitude de l'ordre de 2 000 à 3 000 km où les collisions sont devenues tellement rares que la température des constituants neutres perd son sens physique habituel. Toutefois, il faut tenir compte de ce qui se passe au-dessus de cette altitude ainsi que des phénomènes au sol. Les figures 10 et 11 indiquent schématiquement les interactions avec ces limites inférieures et supérieures. Le champ magnétique terrestre formé à l'intérieur de la Terre influence le comportement de l'ionosphère, et ses lignes de force constituent un lien avec le milieu interplanétaire. Certains constituants atmosphériques ont leur origine à l'intérieur de la Terre. C'est le cas pour l'hélium, qui résulte de la désintégration radioactive de l'uranium et du thorium dans la croûte et le manteau terrestre. L'argon atmosphérique est un produit de la désintégration du potassium dans la Terre. Pour cette raison, l'argon atmosphérique a une masse atomique de 40, alors que l'argon normal du tableau périodique des éléments a une masse atomique de 36. Le méthane est essentiellement un produit de la putréfaction de déchets organiques et végétaux. La vapeur d'eau atmosphérique résulte de l'évaporation. Elle est progressivement détruite par la photodissociation dans la stratosphère et la mésosphère pour donner naissance à l'hydrogène atomique qui sera le constituant le plus abondant de la thermosphère supérieure et de l'exosphère. La photodissociation de l'oxygène moléculaire est à l'origine de l'oxygène atomique qui devient dominant dans une grande partie de la thermosphère. De plus, les irrégularités du relief favorisent le lancement d'ondes de matière, appelées ondes de gravité, dans l'homosphère et l'hétérosphère. Ces ondes dégénèrent soit en turbulence, soit déposent de l'énergie dans le milieu atmosphérique.

À la limite supérieure, le champ magnétique terrestre est comprimé par le vent solaire dont la vitesse est de l'ordre de 400 km/s. Les cornets polaires autorisent une pénétration des particules chargées du vent solaire et de la magnétosphère dans l'atmosphère terrestre. Ces mêmes cornets permettent d'autre part l'échappement des ions ionosphériques H⁺ et He⁺ : c'est le vent polaire. Le rayonnement solaire de toute longueur d'onde n'est pas influencé par le champ magnétique terrestre et chauffe les diverses régions atmosphériques en fonction de la longueur d'onde absorbée. La température à la thermopause est d'ailleurs suffisamment élevée pour permettre un échappement thermique de l'hélium et de l'hydrogène neutres vers l'espace interplanétaire. Ces quelques exemples sont donnés pour montrer qu'il est illusoire de considérer l'atmosphère comme une entité isolée, susceptible d'être étudiée sans tenir compte des interactions avec la Terre et l'espace. Cela entraîne évidemment un accroissement de la complexité des phénomènes à étudier, mais cela constitue peut-être aussi une des richesses de l'aéronomie.